• Geomechanics and Engineering
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• 제37권6호
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• pp.615-627
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• 2024

Direct simple shear test is an effective method to measure strength and deformation properties of soil. However, existing direct simple shear apparatus have some shortcomings. The paper has developed a novel dual stress/strain-controlled direct simple shear apparatus. The novel apparatus has the following advantages: A rectangular specimen is used that effectively avoid common issues associated with conventional cylindrical specimens, such as specimen tilting. The utilization of deformation control rods ensures a uniform shear deformation of the specimen. Vertically integrated force transmission structure is improved that avoids issues arising from changes in pivot points due to lever tilting. Incorporating this novel direct simple shear apparatus, shear strength and shear creep tests of clay were performed. Shear strength parameters and shear creep behaviors are analyzed. The results of these experiments show that the novel apparatus can measure accurately the shear rheological properties of soil. This study provides strong guidance for studying the mechanical properties of soil in engineering practice.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.137-144
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• 2005

직접전단시험은 측방변위 구속형의 일면·단순전단시험과 측방변위 비구속형의 비들림 전단시험으로 대별된다. 현재까지도 가장 많이 사용되고 있는 직접전단시험은 시험기 및 시험방법과 결과의 해석 등에 몇 가지의 문제점이 있었으며, 특히 사질토에서는 강도가 과대하게 평가되는 등의 지적이 있었다. 또한 시험기구상의 제약으로부터 전단과정 중 진행성 파괴를 일으키는 점, 공시체내의 전단변형량과 전단응력이 일정하지 않기 때문에 전단변형량을 정의할 수 없는 점 등이 있다. 한편 단순전단시험은 직접전단시험의 장점을 그대로 가지면서, 공시체에 일정한 전단변형을 전달할 수 있기 때문에 전단에 대한 응력-변형량 관계를 얻을 수 있는 이상적인 시험법이라고 할 수 있다. 그러나 단순전단시험은 그 구조상, 시험기제작이 어려운 점 등 아직도 실용적인 시험기의 완성에는 도달하지 못하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 간이 전단시험방법 및 시험기의 문제점을 개선한 개량형 일면전단 시험기의 제작과 일본 지반공학회 토질시험법의 기준화과정에서 얻은 시험결과를 바탕으로 시험기의 개요와 시험법의 개선, 정압조건의 시험결과에 대해 서술하였다.

• 터널과지하공간
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• 제21권3호
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• pp.181-191
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• 2011

단층대, 파쇄대 또는 풍화대가 발달한 암반은 실내시험을 위한 시료 성형이 어렵다. 기존에 현장에서 수행된 직접전단시험은 갱도 내벽의 수직반력을 이용하여 수행되었다. 이 연구에서 개발된 현장직접전단시험기는 터널내부 또는 노천의 현장상태 암반에서 시험을 수행할 수 있다. 현장직접전단시험기의 주요 구성은 전단하중 반력판 및 하중전달판, 유압실린더 시스템, 로드셀, 다단계 전단상자, 전단상자 고정장치, 수직하중 반력판 및 하중전달판, 마찰저항 감소용 롤러 등이다. 공시체는 각주형의 블록으로 최대 크기는 $400{\times}400{\times}460$ mm이며 현장에서 형성하는 방법 및 절차가 제시되었다. 개발된 시험기의 현장적용성 평가를 위하여 연구지역에 대한 지질공학적 조사 분석 연구를 통하여 성능시험을 위한 공시체 형성에 적합한 위치가 선정되었다. 현장적용 결과 개발된 현장용 시험기는 암석의 강도 및 변형과 관련하여 필요한 대부분의 정보를 제공할 수 있는 성능을 확보하였음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.51-62
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• 2015

직접전단시험은 전단상자의 경계조건에 따라 흙의 전단거동이 달라지는 것으로 알려져있다. 본 연구의 목적은 Type-A 형태의 기존 직접전단시험기의 문제점에 대해 분석하고 Type-C 형태의 직접전단시험기의 개발을 통해 신뢰성 높은 직접전단결과를 도출하는데 있다. 기존 직전단시험기와 새로 개발된 직접전단시험기를 사용하여 상대밀도가 60%로 조성된 모래시료에 대해 초기 구속응력 50kPa, 100kPa, 200kPa, 300kPa, 400kPa에서 0.5mm/min의 일정한 전단속도로 직접전단시험을 수행하였다. 일정수직하중 조건에서 수행된 Type-A의 직접전단시험기와 Type-C 시험기의 결과를 비교하여 새로 개발된 시험기의 신뢰성을 평가하였다. 또한 새로 개발된 시험기를 사용하여 일정 수직하중 조건과 정압조건의 두 가지 구속조건에 대한 직접전단시험을 수행하여 그 결과를 비교, 분석하였다. 실험결과, Type-A의 직접전단시험기에서는 하중재하판과 상부 전단상자가 기울거나, 흙의 체적변화로부터 발생되는 시료와 전단상자 내부 벽면간의 마찰이 전단면에 작용하는 응력에 영향을 끼치게 되는 문제가 발생하였다. Type-A의 직접전단시험기에서는 전단상자 형태와 경계조건에 따라 전단강도가 과대 혹은 과소평가 되었다. Type-C의 직접전단시험기에서는 구속조건에 상관없이 일관성있는 실험결과를 나타내었다. 본 연구는 Type-C의 형태로 개발된 직접전단시험기를 통해 Type-A 직접전단시험법의 문제점을 해결하고 신뢰성있는 결과를 도출할 수 있음을 보여준다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제10권1호
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• pp.1-19
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• 2016

This paper presents the results of an intensive experimental investigation on cyclic behavior of various sands and structural materials interface. Comprehensive measurements of the horizontal displacement and shear stresses developed during testing were performed using an automated constant normal load (CNL) cyclic direct shear test apparatus. Two different particle sizes (0.5 mm-0.25 mm and, 2.0 mm-1.0 mm) of sands having distinct shapes (rounded and angular) were tested in a cyclic direct shear testing apparatus at two vertical stress levels (${\sigma}=50kPa$, and 100 kPa) and two rates of displacement ($R_D=2.0mm/min$, and 0.025 mm/min) against various structural materials (i.e., steel, concrete, and wood). The cyclic direct shear tests performed during this investigation indicate that (i) the shear stresses developed during shearing highly depend on both the shape and size of sand grains; (ii) characteristics of the structural materials are closely related to interface response; and (iii) the rate of displacement is slightly effective on the results.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.25-34
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• 2009

댐이나 항만 건설시 재료로 사용되는 조립재는 입자크기가 일반 토사에 비해 매우 크기 때문에 이러한 재료에 대해서 전단시험을 수행할 때에는 가급적 대형 전단시험장치를 사용하는 것이 보다 정확한 결과를 얻기 위해 바람직하다. 대형 전단시험장치로는 일반적으로 대형 직접전단시험장치와 대형 삼축압축시험장치가 있으나 일반 토질시험장치와 비교해 제작과 보급, 운영 등의 어려움 때문에 현재까지 국내에서 두 시험장치를 사용하여 시험을 수행한 실적은 많지 않은 편이다. 본 연구에서는 댐 축조재로 사용되는 입경이 큰 조립재료를 대상으로 시료의 평균 입자크기와 공시체 크기, 연직응력(구속압) 조건 등에 차이가 있는 총 6개 case에 대해서 대형 직접전단시험과 대형 삼축압축시험을 수행하고 두 시험간 전단강도 특성의 차이를 비교하였다. Mohr-Coulomb 강도규준에 의한 전단강도를 기준으로, 대형 직접전단시험을 통해 산정된 전단강도가 대형 삼축압축시험을 통해 산정된 전단강도보다 전체적으로 크게 나타났으며 또한, 1,000kPa 수직응력에 대해 두 시험간 산정된 전단강도를 비교한 결과 대형 직접전단시험에 의한 전단강도가 대형 삼축압축시험에 의한 전단강도보다 약 10~70% 크게 나타나 입경이 작은 일반 토사와 비교해 그 차이가 크고, 대형 직접전단시험결과의 분산도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 사면안정학술발표회
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• pp.145-154
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• 2003

When a nail pulled out in dense, granular soil, the soil in the vicinity of the nail tends to dilate, but its dilatancy results in a normal stress concentration at the soil/nail interface, thereby increasing the pull-out resistance of the inclusion. It is thought to be occurring within the resistance zone where the soil mass is at stationary state and the reinforcement are held in position by the soil, due to the friction or bond. In this paper, A series of direct shear and interface tests were conducted by using so called‘Constant Normal Stiffness Test Apparatus’which was modified and improved from the conventional direct shear box test rig. Unlikely the normal shear box test, this enables to simulate the different constraint effects of surrounding soil during shear under the conditions of constant stress and volume, constant normal stiffness. The aim of the research programme is to get better understanding of pull-out bond mechanism, thus to explore the possibility of evaluating the pull-out bond capacity of soil/reinforcement at the preliminary design stage from the laboratory test.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.29-37
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• 2017

집중호우로 인하여 산악지반에 발생하는 토석류의 거동은 대상지반 세립분의 전단강도 및 유변학적 특성들에 의하여 영향을 받기 때문에, 두 특성에 대한 정수는 토석류 거동을 파악하는데 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 직접전단 실험을 통하여 세립분의 전단강도 및 유변학적 정수를 평가하고자 하였다. 건조상태와 액성한계상태로 조성된 두 가지 세립분 시료에 대하여 직접 전단실험을 수행하였으며, 연직응력에 따른 전단강도를 측정하여 점착력과 내부마찰각을 산정하였다. 또한 액성한계로 조성된 시료의 잔류전단강도를 획득하기 위하여 전단변형률속도와 전단방향을 변화시켜 반복전단실험을 수행하였다. 실험 결과, 액성한계상태의 시료는 건조 상태 시료에 비해 내부마찰각은 작지만 점착력은 더 큰 것으로 나타났으며, 잔류전단강도를 통해 산정한 내부마찰각과 점착력은 첨두전단강도에 의해 산정된 결과보다 작은 것으로 나타났다. 반복전단 결과, 전단변형률속도와 잔류전단강도는 선형적인 관계를 보였으며, 전단변형률속도-잔류전단강도 관계의 기울기로써 결정되는 점성은 약 $73.60Pa{\cdot}s$로 산정되었다. 본 연구는 직접전단 장비가 산악지반 토석류 거동과 관련된 세립분의 전단강도 및 유변학적 정수 산정에 효과적으로 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회
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• pp.813-818
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• 2009

Shear properties of plastic bottle film/plastic bottle film and plastic bottle film/granitic soil which were evaluated from static friction tests. The monotonic shear experiments were performed by using an tilt table apparatus and large direct shear device. The test results showed that the friction angle of each interface and the interface depended on the amount of normal stress, the type of the interface used. Therefore, the testing method should be determined carefully by considering the type of loads and normal stress expected in the field with using the materials installed in the site.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
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• pp.356-363
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• 2004

In this research, the shear behavior of four different interfaces consisting of 4 types of geosynthetics was examined, and both static and dynamic tests for the geosynthetic interface were conducted. The monotonic shear experiments were performed by using an inclined board apparatus and large direct shear device. The interface shear strength obtained from the inclined board tests were compared with those calculated from large direct shear tests. The comparison results indicated that direct shear tests are likely to overestimate the shear strength in low normal stress range where direct shear tests were not performed. Curved failure envelopes were also obtained for interface cases where two static shear tests were conducted. By comparing the friction angles measured from three tests, i.e. direct shear, inclined board, and shaking table tests, it was found that the friction angle might be different depending on the test method and normal stresses applied in this research. Therefore, it was concluded that the testing method should be determined carefully by considering the type of loads and the normal stress expected in the field.